觀察者網(wǎng)：將來(lái)載人登月，路上可能還只是在太空“小住”，但如果奔赴火星，就要像現(xiàn)在“天宮”里的宇航員那樣待上幾個(gè)月了。航天員在失重環(huán)境中工作和生活，這樣的環(huán)境對(duì)他們的身體健康有什么樣的影響？

郭金虎：失重環(huán)境對(duì)人的影響是全方面的。地球上所有生物都是生長(zhǎng)在有重力的環(huán)境里，已經(jīng)適應(yīng)了這種環(huán)境，很難在沒(méi)有重力的環(huán)境中生活。

舉個(gè)例子，鯨魚(yú)在海灘上擱淺后很快就會(huì)死亡，因?yàn)闆](méi)有了海水，它無(wú)法支撐自己的體重。對(duì)于鯨魚(yú)來(lái)說(shuō)，相當(dāng)于海水的浮力抵消了一部分的重力，擱淺就像是來(lái)到了“重力增加”的環(huán)境。對(duì)于人類(lèi)來(lái)說(shuō)，進(jìn)入太空就像是“抽掉”了重力，是很難適應(yīng)的。

長(zhǎng)時(shí)間生活在失重環(huán)境中，人會(huì)面臨骨質(zhì)疏松、肌肉萎縮、“空間運(yùn)動(dòng)病”等問(wèn)題，在太空中鍛煉往往只能起到緩解的作用。航天員，尤其是長(zhǎng)期在軌的航天員，回到地面之后是需要康復(fù)一段時(shí)間的。美國(guó)雙胞胎實(shí)驗(yàn)計(jì)劃的參與者斯科特·凱利（Scott Kelly）在他的書(shū)里寫(xiě)到過(guò)，他從太空回到地球后，身體每個(gè)部位都在疼痛，和家人聚會(huì)吃飯的時(shí)候也痛得無(wú)法忍受，只能回到臥室躺下?？梢?jiàn)失重對(duì)人的影響是非常大的。

除了肌肉和骨骼外，失重對(duì)心血管系統(tǒng)影響也很大。我們站在地面上，血液主要流向下肢，站立時(shí)間久了可能會(huì)引起靜脈曲張。但在低重力的太空中，血液會(huì)流向頭部和胸部。所以我們會(huì)在新聞中看到，航天員在太空中臉部浮腫，這被稱為“月亮臉”（moon face），就是因?yàn)檠河肯蛄祟^部。血液涌到頭部可能還會(huì)影響視力，對(duì)眼球的形狀和結(jié)構(gòu)、視網(wǎng)膜甚至視神經(jīng)產(chǎn)生影響，導(dǎo)致視力下降。

中國(guó)航天員科研訓(xùn)練中心會(huì)對(duì)航天員的生理、心理、行為、工作效率等問(wèn)題進(jìn)行系統(tǒng)性的研究，以保障航天員的健康與工作效率。在生物節(jié)律等方面，航天員也會(huì)使用一些設(shè)備來(lái)監(jiān)測(cè)健康狀況。

觀察者網(wǎng)：您剛才提到了“空間運(yùn)動(dòng)病”，這是一種什么樣的癥狀？

郭金虎：“空間運(yùn)動(dòng)病”主要是對(duì)平衡感以及本體感覺(jué)的影響。比如我們?cè)诘孛嫔显剞D(zhuǎn)一圈，即使把我們的眼睛蒙起來(lái)，我們也知道自己在轉(zhuǎn)圈。在加速或減速移動(dòng)的時(shí)候，或者在坐車(chē)時(shí)加速或剎車(chē)的時(shí)候，我們都能感受到這種速度的變化。還有一些人前庭系統(tǒng)不太好，對(duì)速度、方向的變化太敏感，就有可能暈車(chē)。

人體的內(nèi)耳中有一種叫耳石的器官，汽車(chē)急剎車(chē)的時(shí)候，人已經(jīng)停住了，但耳石會(huì)因?yàn)閼T性繼續(xù)向前移動(dòng)，這就會(huì)刺激毛細(xì)胞纖毛并產(chǎn)生神經(jīng)信號(hào)，所以你就能感受到速度的變化。

然而，在太空中是沒(méi)有重力的，航天員的前庭系統(tǒng)就可能出現(xiàn)問(wèn)題。也就是說(shuō)，由于太空中沒(méi)有重力，重力對(duì)耳石的影響幾乎消失，那么你對(duì)位置、速度變化的感知就會(huì)出現(xiàn)極大的偏差。第一個(gè)出現(xiàn)空間運(yùn)動(dòng)病癥狀的是蘇聯(lián)航天員季托夫，1961年他乘“東方2號(hào)”飛船進(jìn)入軌道后，他感覺(jué)自己腳朝上、頭向下地倒懸著，還感覺(jué)自己在倒著飛。然后又感覺(jué)頭在晃動(dòng)，他因此頭暈?zāi)垦?，甚至出現(xiàn)嘔吐癥狀。這狀態(tài)跟我們地面上暈車(chē)有點(diǎn)像，因此可以幽默一點(diǎn)，把這種情況叫作“暈飛船”。

我們常說(shuō)的“空間運(yùn)動(dòng)病”主要指的就是方向感、平衡感以及本體感覺(jué)到影響，這會(huì)影響航天員的許多行為，甚至影響他們的工作效率。在地面，我們根據(jù)物體下落的方向可以確定上方和下方，但在空間站里是沒(méi)有重力的，就不能通過(guò)這種辦法確定上下。實(shí)際上，在空間站里并不存在客觀的上下方位，而是為了生活和工作方便人為標(biāo)定的，在這種環(huán)境里，航天員睡覺(jué)時(shí)可以平躺、直立，或者采用倒立的姿勢(shì)睡覺(jué)，都不會(huì)感到有什么區(qū)別。

以前美國(guó)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，空間站的航天員服用最多的藥物就是用于改善“空間運(yùn)動(dòng)病”的影響，排在第二名的藥物則是改善睡眠。一般而言，多數(shù)航天員的空間運(yùn)動(dòng)病會(huì)在進(jìn)入太空一段時(shí)間后消失，但也會(huì)在后續(xù)的時(shí)間里突然復(fù)發(fā)，而且目前尚未發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律。

觀察者網(wǎng)：您的研究方向是生物鐘，我們很多人都聽(tīng)說(shuō)過(guò)生物鐘與日常作息有關(guān)，但它與載人航天有什么樣的關(guān)系？

郭金虎：地球的自轉(zhuǎn)周期大約是24小時(shí)，有白天和黑夜，光照、溫度、濕度等環(huán)境因素都會(huì)改變。生物生存需要適應(yīng)環(huán)境，不僅要適應(yīng)高山、海洋等空間的特征，還要適應(yīng)時(shí)間的變化。就像在沙漠里，生物不能只適應(yīng)白天干旱高溫，也要適應(yīng)沙漠夜晚的環(huán)境。

生物鐘是經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期進(jìn)化產(chǎn)生的，是很多生物適應(yīng)環(huán)境晝夜變化的內(nèi)在機(jī)制。比如人的體溫，在傍晚時(shí)最高，凌晨時(shí)最低，有明顯的晝夜節(jié)律，相差1℃左右。人的血壓、花朵綻放、蔬菜分泌抗蟲(chóng)物質(zhì)等等，都有晝夜節(jié)律，受生物鐘影響。

太空的環(huán)境和地面不一樣，太空是失重環(huán)境，光照變化周期也和地面不一樣。比如中國(guó)空間站每90分鐘繞地球一圈，每天繞地球飛行16圈，這90分鐘就是空間站晝夜交替的周期?？臻g站還存在噪音問(wèn)題，噪音可能在50-60分貝左右甚至更高。在這樣的情況下，人的睡眠、生物節(jié)律其實(shí)都會(huì)受到很大的影響。航天員本身也很忙，作息安排沒(méi)有那么規(guī)律，所有這些因素都會(huì)導(dǎo)致航天員的生物鐘出現(xiàn)紊亂。但到現(xiàn)在，還沒(méi)有人知道為什么人的生物鐘在太空中會(huì)發(fā)生這樣的變化。

5月28日，神舟十八號(hào)航天員乘組完成第一次出艙活動(dòng)（中國(guó)載人航天工程辦公室）

幾十年前，對(duì)太空環(huán)境下的生命科學(xué)研究主要是美國(guó)、蘇聯(lián)進(jìn)行的，歐洲一些國(guó)家也有參與。國(guó)際上會(huì)把猴子、老鼠或者更加低等的生物送到太空，觀察它們的生物節(jié)律變化。我國(guó)相關(guān)研究大約是在近20年前開(kāi)始的。但到目前為止，各國(guó)對(duì)于空間環(huán)境下生物鐘的變化規(guī)律研究還不是很系統(tǒng)，很多問(wèn)題還不清楚。相比于其他領(lǐng)域，對(duì)生物鐘的研究還是比較少的。

生物鐘是歷經(jīng)億萬(wàn)年的歲月演化而來(lái)的，它賦予了我們適應(yīng)地球晝夜環(huán)境（具有24小時(shí)的光照和溫度變化周期）的能力，但也使得我們難以適應(yīng)空間以及其他星球的晝夜環(huán)境。比如空間站一晝夜只有90分鐘，月球大概是30天，火星一晝夜倒是跟地球比較接近，但仍然多出約40分鐘。以后我們?cè)谠虑蚧睾突鹦腔厣睢⒎N植作物、飼養(yǎng)動(dòng)物，得依賴人工光照調(diào)節(jié)晝夜節(jié)律，否則哪怕只部分受到火星環(huán)境的影響，都可能對(duì)作物的生長(zhǎng)和收成帶來(lái)不利影響。

當(dāng)然，最終當(dāng)人類(lèi)攜帶其他生物在月球、火星上長(zhǎng)期生活后，人類(lèi)及其他生物也會(huì)開(kāi)始改變，去適應(yīng)那里的環(huán)境。這是一個(gè)漫長(zhǎng)的演化過(guò)程，至于演變成什么樣子，只有未來(lái)才可能知曉。